go语言内存模型 go语言内存模型有哪些

golang map源码浅析 golang 中 map的实现结构为: 哈希表链表 。其中链表 , 作用是当发生hash冲突时,拉链法生成的结点 。
可以看到,[]bmap是一个hash table, 每一个 bmap是我们常说的“桶” 。经过hash 函数计算出来相同的hash值,放到相同的桶中 。一个 bmap中可以存放 8个 元素,如果多出8个,则生成新的结点 , 尾接到队尾 。
以上是只是静态文件 src/runtime/map.go 中的定义 。实际上编译期间会给它加料,动态地创建一个新的结构:
上图就是 bmap的内存模型,HOB Hash指的就是 top hash 。注意到 key 和 value 是各自放在一起的,并不是key/value/key/value/...这样的形式 。源码里说明这样的好处是在某些情况下可以省略掉 padding 字段,节省内存空间 。
每个 bmap设计成 最多只能放 8 个 key-value 对 ,如果有第 9 个 key-value 落入当前的 bmap,那就需要再构建一个 bmap,通过overflow指针连接起来 。
map创建方法:
我们实际上是通过调用的makemap,来创建map的 。实际工作只是初始化了hmap中的各种字段,如:设置B的大?。?设置hash 种子 hash 0.
注意 :
makemap返回是*hmap指针 , 即map 是引用对象,对map的操作会影响到结构体内部。
使用方式
对应的是下面两种方法
map的key的类型,实现了自己的hash 方式 。每种类型实现hash函数方式不一样 。
key 经过哈希计算后得到hash值 , 共 64 个 bit 位 。其中后B 个bit位置,用来定位当前元素落在哪一个桶里,高8个bit 为当前 hash 值的top hash 。实际上定位key的过程是一个双重循环的过程,外层循环遍历 所有的overflow , 内层循环遍历 当前bmap 中的 8个元素。
举例说明: 如果当前 B 的值为 5,那么buckets 的长度 为 2^5 = 32 。假设有个key 经过hash函数计算后,得到的hash结果为:
外层遍历bucket 中的链表
内层循环遍历 bmap中的8个 cell
建议先不看此部分内容,看完后续修改 map中元素 - 扩容操作后 再回头看此部分内容 。
扩容前的数据:
等量扩容后的数据:
等量扩容后 , 查找方式和原本相同,不多做赘述 。
两倍扩容后的数据
两倍扩容后,oldbuckets 的元素,可能被分配成了两部分 。查找顺序如下:
此处只分析mapaccess1 , 。mapaccess2相比mapaccess1 多添加了是否找到的bool值,有兴趣可自行看一下 。
使用方式:
步骤如下:
扩容条件 :
扩容的标识 : h.oldbuckets != nil
假设当前定位到了新的buckets的3号桶中,首先会判断oldbuckets中的对应的桶有没有被搬迁过 。如果搬迁过了,不需要看原来的桶了,直接遍历新的buckets的3号桶 。
扩容前:
等量扩容结果
双倍扩容会将old buckets上的元素分配到x,y两个部key1B == 0 分配到x部分,key1B == 1 分配到y部分
注意: 当前只对双倍扩容描述,等量扩容只是重新填充了一下元素 , 相对位置没有改变 。
假设当前map 的B == 5,原本元素经过hash函数计算的 hash 值为:
因为双倍扩容之后 B = B1,此时B == 6 。key1B == 1, 即 当前元素rehash到高位 , 新buckets中 y 部分. 否则 key1B == 0 则rehash到低位,即x 部分 。
使用方式:
可以看到 , 每一遍历生成迭代器的时候,会随机选取一个bucket 以及 一个cell开始 。从前往后遍历,再次遍历到起始位置时 , 遍历完成 。
Go语言编译器TinyGo,基于LLVM,在微控制器和小系统上编译和运行 TinyGo是一个为微控制器、WebAssembly(Wasm)和命令行工具等小型场景设计的Go语言编译器 。TinyGo重用go语言内存模型了Go语言工具和LLVM使用的库go语言内存模型,以编译用Go语言编写的程序 。目前,该项目在GitHub上已经积累了10.1k的Star 。
如下为一个示例程序 , 当运行在任何支持的带板载LED的主板上时,则会点亮内置LED 。
上述程序可以在单片机、Adafruit ItsyBitsy M0微控制器或任何支持的带内置LED的板上进行编译和不需要修改的运行,只要设置正确的TinyGo编译器目标即可 。例如,设置如下目标可以编译和点亮 单片机 。
项目概述
TinyGo项目旨在将Go语言引入到具有单进程或核心的微控制器和小系统 。TinyGo类似于emgo,但主要的区别在于作者想要保留Go内存模型 。另一个区别在于TinyGo在内部使用LLVM , 因而可以获得更小更高效的代码以及更高的灵活性 。
创建TinyGo项目的初衷是,如果Python可以在微控制器上运行,Go语言当然也应该能够在更低级微设备上运行 。
支持设备
go语言内存模型你可以为微控制器、WebAssembly和Linux编译TinyGo程序 。目前 , TinyGo支持以下85种微处理器板 。
更多技术细节请参阅原项目 。
为什么要使用 Go 语言?Go 语言的优势在哪里?1、简单易学 。
Go语言的作者本身就很懂C语言,所以同样Go语言也会有C语言的基因,所以对于程序员来说 , Go语言天生就会让人很熟悉,容易上手 。
2、并发性好 。
Go语言天生支持并发,可以充分利用多核 , 轻松地使用并发 。这是Go语言最大的特点 。
描述
Go的语法接近C语言,但对于变量的声明有所不同 。Go支持垃圾回收功能 。Go的并行模型是以东尼·霍尔的通信顺序进程(CSP)为基?。扇±嗨颇P偷钠渌镅园∣ccam和Limbo , 但它也具有Pi运算的特征,比如通道传输 。
在1.8版本中开放插件(Plugin)的支持,这意味着现在能从Go中动态加载部分函数 。
与C相比,Go并不包括如枚举、异常处理、继承、泛型、断言、虚函数等功能,但增加了 切片(Slice) 型、并发、管道、垃圾回收、接口(Interface)等特性的语言级支持 。
为什么要使用 Go 语言?Go 语言的优势在哪里1. 保留但大幅度简化指针
Go语言保留着C中值和指针的区别,但是对于指针繁琐用法进行了大量的简化,引入引用的概念 。所以在Go语言中,你几乎不用担心会因为直接操作内寸而引起各式各样的错误 。
2. 多参数返回
还记得在C里面为了回馈多个参数,不得不开辟几段指针传到目标函数中让其操作么?在Go里面这是完全不必要的 。而且多参数的支持让Go无需使用繁琐的exceptions体系 , 一个函数可以返回期待的返回值加上error,调用函数后立刻处理错误信息,清晰明了 。
3. Array , slice,map等内置基本数据结构
如果你习惯了Python中简洁的list和dict操作,在Go语言中 , 你不会感到孤单 。一切都是那么熟悉,而且更加高效 。如果你是C程序员,你会发现你又找到了STL的vector 和 map这对朋友 。
4. Interface
Go语言最让人赞叹不易的特性,就是interface的设计 。任何数据结构 , 只要实现了interface所定义的函数,自动就implement了这个interface,没有像Java那样冗长的class申明,提供了灵活太多的设计度和OO抽象度,让你的代码也非常干净 。千万不要以为你习惯了Java那种一条一条加implements的方式,感觉还行 , 等接口的设计越来越复杂的时候,无数Bug正在后面等着你 。
同时,正因为如此,Go语言的interface可以用来表示任何generic的东西,比如一个空的interface , 可以是string可以是int,可以是任何数据类型,因为这些数据类型都不需要实现任何函数 , 自然就满足空interface的定义了 。加上Go语言的type assertion,可以提供一般动态语言才有的duck typing特性, 而仍然能在compile中捕捉明显的错误 。
5. OO
Go语言本质上不是面向对象语言,它还是过程化的 。但是,在Go语言中 , 你可以很轻易的做大部分你在别的OO语言中能做的事 , 用更简单清晰的逻辑 。是的,在这里,不需要class,仍然可以继承 , 仍然可以多态 , 但是速度却快得多 。因为本质上,OO在Go语言中,就是普通的struct操作 。
6. Goroutine
这个几乎算是Go语言的招牌特性之一了 , 我也不想多提 。如果你完全不了解Goroutine,那么你只需要知道 , 这玩意是超级轻量级的类似线程的东西,但通过它,你不需要复杂的线程操作锁操作 , 不需要care调度,就能玩转基本的并行程序 。在Go语言里 , 触发一个routine和erlang spawn一样简单 。基本上要掌握Go语言,以Goroutine和channel为核心的内存模型是必须要懂的 。不过请放心 , 真的非常简单 。
7. 更多现代的特性
和C比较,Go语言完全就是一门现代化语言,原生支持的Unicode, garbage collection, Closures(是的,和functional programming language类似), function是first class object,等等等等 。
看到这里,你可能会发现 , 我用了很多轻易 , 简单 , 快速之类的形容词来形容Go语言的特点 。我想说的是,一点都不夸张,连Go语言的入门学习到提高,都比别的语言门槛低太多太多 。在大部分人都有C的背景的时代,对于Go语言 , 从入门到能够上手做项目 , 最多不过半个月 。Go语言给人的感觉就是太直接了,什么都直接,读源代码直接,写自己的代码也直接 。
golang获取到string和直接赋值strimg不一样1、 string的定义
Golang中的string的定义在reflect包下的value.go中,定义如下:
StringHeader 是字符串的运行时表示 , 其中包含了两个字段 , 分别是指向数据数组的指针和数组的长度 。
// StringHeader is the runtime representation of a string.
// It cannot be used safely or portably and its representation may
// change in a later release.
// Moreover, the Data field is not sufficient to guarantee the data
// it references will not be garbage collected, so programs must keep
// a separate, correctly typed pointer to the underlying data.
type StringHeader struct {
Data uintptr
Lenint
}
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2、string不可变
Golang中的字符串是不可变的 , 不能通过索引下标的方式修改字符串中的数据:
在这里插入图片描述
运行代码,可以看到编译器报错,string是不可变的
在这里插入图片描述
但是能不能进行一些骚操作来改变元素的值呢?
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
b := a[6:]
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
*(*byte)(unsafe.Pointer(bptr.Data)) = '.'
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
// 运行结果
hello,world
world
unexpected fault address 0x49d7e3
fatal error: fault
[signal 0xc0000005 code=0x1 addr=0x49d7e3 pc=0x4779fa]
goroutine 1 [running]:
runtime.throw(0x49c948, 0x5)
C:/Program Files/Go/src/runtime/panic.go:11170x79 fp=0xc0000dbe90 sp=0xc0000dbe60 pc=0x405fd9
runtime.sigpanic()
C:/Program Files/Go/src/runtime/signal_windows.go:2450x2d6 fp=0xc0000dbee8 sp=0xc0000dbe90 pc=0x4189f6
main.main()
F:/go_workspace/src/code/string_test/main.go:200x13a fp=0xc0000dbf88 sp=0xc0000dbee8 pc=0x4779fa
runtime.main()
C:/Program Files/Go/src/runtime/proc.go:2250x256 fp=0xc0000dbfe0 sp=0xc0000dbf88 pc=0x4087f6
runtime.goexit()
C:/Program Files/Go/src/runtime/asm_amd64.s:13710x1 fp=0xc0000dbfe8 sp=0xc0000dbfe0 pc=0x435da1
Process finished with the exit code 2
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在上面的代码中 , 因为在go语言中不能进行指针的加减运算,因此取切片,让b的Data指针指向’,'所在的位置 。然后把"hello,world"中的逗号改为点,但是发现还是不行 , 程序直接崩溃了 。看来go语言中的指针得到了大大的限制,设计者并不想让程序员过度使用指针来写出一些不安全的代码 。
3、使用string给另一个string赋值
Golang中的字符串的赋值并不是拷贝底层的字符串数组,而是数组指针和长度字段的拷贝 。例如:当我们定义了一个字符串 a := “hello,world” 然后定义了 b := a 底层所做的操作只是创建了两个StringHeader的结构体,它们的Data字段都指向同一段数据 , 如下图:
在这里插入图片描述
我们可以利用代码来证实这一点:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
b := a
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}
// 运行结果
hello, world
hello, world
a ptr: 0x6bdb76
b ptr: 0x6bdb76
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在上面的代码中,将a和b转换为StringHeader类型的指针,然后分别打印出,a和b的Data指针的值,发现是相同的
那么如果对a做切片赋值给b呢?
func main() {
a := "hello,world"
b := a[6:]
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
bptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(b))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(bptr.Data))
}
// 运行结果
hello,world
world
a ptr: 0xd4d849
b ptr: 0xd4d84f
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0xd4d849 - 0xd4d84f = 0x000006
显然 , 也没有分配新的数组并拷贝数据,而是将原字符数组的指针的偏移赋给了b的StringHeader的Data
4、string重新赋值
如果对一个已经赋值的字符串重新赋值,也不会修改原内存空间,而是申请了新的内存空间,对其赋值 , 并指向新的内存空间 。如下图:
在这里插入图片描述
也可以使用代码来证实一下:
package main
import (
"fmt"
"reflect"
"unsafe"
)
func main() {
a := "hello,world"
aptr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
fmt.Println("a ptr:", unsafe.Pointer(aptr.Data))
fmt.Println("a len", aptr.Len)
a = "hello,golang"
newAPtr := (*reflect.StringHeader) (unsafe.Pointer(a))
fmt.Println("b ptr:", unsafe.Pointer(newAPtr.Data))
fmt.Println("b len:", newAPtr.Len)
}
// 运行结果
a ptr: 0x3ed7f4
a len 11
b ptr: 0x3edb2c
b len: 12
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